SU747938A1 - Устройство дл образовани скважин - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ Изобретение относитс  к строительству и может быть использовано дл  образовани  котлованов и скважий без выемки грунта при устройстве оснований и фундаментов зданий и сооружений. Известно устройство, содержащее головку ударного молотка с внутренней пустотелой цилиндрической камерой, в которой находитс  масса подвижного инертного материала (обычно свинцова  или стальна  дробь), котора  может передвигатьс  внутри камары l. Недостатки известного устройства. состо т в ,том, что невозможно регулировать параметры ударного импульса, Так как рабоча  камера молотка имеет посто нньй объем. Шары внутри камеры в момент ее движени  на пути к преграде в зависимости от приложенного усилий . могут занимать различное промежуточное положение - покоитьс  неподвижно на дни ще при мальгх ускорени х, занимать среднее или верхнее крайнее положение йри больших ускорени х, прижиматьс  к СКВАЖИН любой стороне стенки корпуса при криволинейном движении. Высота зависани  шаров внутри камеры над поверхностью днища не регулируетс ., Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство , содержащее направл ющий корпус о днищеми крышкой и установленые с возможностью перемещени  по направл ющим два бойка, соединенные между собой гибкой св зью 2j . Подьекетый механизм поднимает сначала второй боек, более т желый, затем первый, более легкий. При свободном падений происходит мгновенно друг за другом два удара сначала первого бойка, затем более т желого второго с некоторым разрывом во времени. Недостаток известного устройства Заключаетс  в том, что общий сформио рованный удар носит скачкообразный характер по количеству ударньк бойков. Плавного характера, приближающегос  к статическому приложению нагрузки. 3 достичь невозможно . Простое увеличение количества бойков ведет к конструктивному усложнению устройства. Кроме того невозможно изменить в данных устройствах скорость приложени  динамической нагрузки и ее величину. Цель изобретени  - повышение эффективности использовани  энергии удара. Это достигаетс  тем, что в предлах ае мой конструкции, бойки расположены дру над другом с возможностью взаимодействи , при этом верхний боек вьтолнен в виде цилиндрических дисков, а нижний в виде полого корпуса, часть которого запоп ена подвижной сьтучей массой и имеет подвижную перегородку-ограничитель дл  регулировани  положени  сыпучей массй, причем крышка направл ющего корпуса снабжена шарнирно-закрепленньп 1И захватами, взаимодействующими с корпусом нижнего бойка во врем  подъем Подвижна  перегородка-ограничитель выполнена в виде тарельчатого диска со сферической поверхностью, расположенной Выгнутой поверхностью в сторону нижнего основани  бойка, и снабжена регулировочным винтом, головка которого установлена в центре верхнего основани  корпуса нижнего бойка с возможностью осевого перемещени  вдоль корпуса. Наличие подвижной перегородки внутри корпуса и регулировочного винта позвол ет легко измен ть объем поЛости над шарами , регулировать положение шаров в пространстве полого корпуса и таким образом регулировать и задавать временный параметр в процессе удара. , Наличие сферической поверхности в перегородке со стороны соприкосновени  шаров приводит к усилению действи  удара шаров по днищу корпуса, позвол ет формировать дискретную ударную массу в виде геометрического тела определенньсс размеров оптимальной, заданной формы, а не в виде беспор дочного ро  шаров в замкнутом пространстве. - - снование нижнего диска верхнего бойка и верхнее основание корпуса нижнего бойка, снабжено ударниками полусфер закрепленных неподвижно на каждом основании и расположенных друг против Друга парно с возможностью взаимодействи  - между собой при ударе и свобод ном падении. Масса верхнего бойка мсм/ жет мен тьс  путем увеличени  или умен шени  количества средних дисков. 384 Дл  лучшего рассеивани  (дисперсизации ) шаров в рабочей полости, дл  уменьшени  трени  между внутренними стенками и шарами, в цел х исключени  заклинивани  и образовани  арочного эффекта в момент удара верхнего бойка о корпус рабочего, органа, а также дл  лучшей кумул ции энергии падающих шаров передачи ее через корпус днищу в момент удара корпуса грунтовую преграду, внутренн   полость корпуса вьтолнена в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, малое основание которой  вл етс  днищем. На фиг. 1 дано предлагаемое устройство дл  образовани  скважин; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (направл ющий корпус с клинчатъхми охватывающими направл ющими пр молинейного движени ); на фиг. 3 - устройство в неподвижном состо нии (в статике ) вертикальный разрез; на фиг. 4 - устройство, подготовленное к сбрасьгеаншо, вертикальный разрез; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - захвато-разъем, аксонометри ; на фиг. 7 - устройство в момент удара верхнего бойка о корпус и его разъема, вертикальный разрез; на фиг. 8 -.устройство перед началом на- несени  удара о грунт; на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 10 - разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 11 - узел Т на фиг. 10 разрез клинчатъсх направл ющих корпуса, корпуса и подвижной перегородки в уве- личенном виде). Устройство дл  образовани  скважины включает нижний боек 1 в виде полого корпуса , подвижную сьтучую массу в виде Металлических шаров 2, которыми заполнена часть объема полого корпуса бойка 1, верхний боек 3 в виде цилиндрических дисков, подвижную перегородку - ограничитель 4, направл ющий корпус 5 в виде перфорированной трубы, шарнирносоединеннъй со стрелой базовой машины 6, клинчатые направл ющие пр молинейного движени  7, расположенные внутри направл ющего корпуса 5, захваты 8, каждъй из которых выполнен в виде металлического бруса (фиг.6), нижн   часть которого снабжена зубом-аахватом 9, верхн  -отверстием 10 дл  шарнирного креплени  кръпики направл ющего корпуса 5 посредством пальца Ни кронштейнов 12, средн   часть снабжена щекой-разъемом 13 с элипсоидной поверхностью; гибкие св зи 14 в виде равных отрезков каната из

гибкого прочного материала, например капрона, которые одним концом закреплены неподвижно, например узлом к верхнему основанию нижнего бойка 1, а вторым концом закреплены неподвижно к нижнему основанию верхнего бойка 3 с возможностью ограниченного изменени  длины путем перезав зки. Подвижна  перегородка-ограничитель 4 вьтолнена в виде тарельчатого диска со сфе- рической поверхностью и снабжена резьбовым отверстием в центре и регулировочным винтом 15, образующим кинематическую пару, причем головка винта 15 установлена в центре верхнего основани  полого корпуса нижнего бойка 1 и закреплена посредством заплечиков с возможностью совершать только поворот вокруг собственной продольной оси, а перегородка 4установлена в полост

полого корпуса нижнего бойка 1 перпендикул рно к его продольной оси с возможностью совершать плоско-параллельное перемещение по йаправл пющим 16, размещенным на внутренних боковых

стенках корпуса посредством винта 15. Основание нижнего диска верхнего бойка 3 и верхнее основание корпуса нижнего бойка 1 снабжены ударниками в виде полусфер 17. Ударники закреплены неподвижно на каждом основании и расположены попарно друг против друга с возможностью взаимодействи  между собой при ударе.

Внутренн   полость полого корпуса

нижнего бойка 1 вьтолнена в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, малое основание которой в рабочем положении  вл етс  днищем, обращенным большим основанием к верхнему бойку. Направл ющий корпус 5 дл  фиксации своего положени  в нижней части снабжен ограничительным воротником 18.

Дл  загрузки шаров 2 полый корпус нижнего бойка 1 снабжен люком Д9. Дл  захвата 9.верхн   часть полого корпуса нижнего бойка 1 снабжена гнездом с выступом 2О, образованным верхним большим основанием корпуса,

нижнего бойка.

Верхний боек 3 креп т к грузоподъемному механизму базовой машины 6 посредством , троса 21.

Устройство дл  образовани  скважин монтируетс  на базовую машину с грузоподъемным механизмом и стрелой (фир. 1).

Работает устройство следующим образом .

До начала работы устройства корпус нижнего бойка 1 загружают через люк 19 шарами 2, обща  масса которых заранее определена. Посредствомрегулировочного винта 15 устанавливают подвижную

перегородку 4 в определенное положение.

На спланированной строительной площадке , на месте будущего котлована и фундамента устанавливают направл ющий корпус 5, которъй опускают до упора ограничительного воротника 18 о грун ( фиг. 1,3). Затем с помощью грузоподъемного механизма базовой машины 6 начинают подъем нижнего бойка 1 на определенную высоту. Подъем нижнего бойка 1 и верхнего бойка 3 происходит внутри Направл ющего корпуса 5 по охватъшае- мым ,клинчатъ1М направл ющим пр молинейного движени  7. Сначала поднимаетс  верхний боек 3 на высоту, равную Длине гибких св зей 14, затем посредством гибких св зей 14 поднимают совместно верхний боек 3 и нижний. боек 1 с подвижной сътучей массой в виде шаров 2 внутри. Верхний боек 3 Доходит до зуба 9 и благодар  скосу на зубе 9 отклон ет захват 8 в сторону и беспреп тственно проходит вверх (фиг. 5). Точно так же проходит через зуб-захват 9 выступ 20 верхнего основани  корпуса нижнего бойка 1, Как только выступ 2О верхнего основани  нинего бойка 1 прошел через зуб-захват 9 подъем системы прекращают и начинают медленно опускать систему (.корпус нижнего бойка + масса шаров верхний боек) таким образом, чтобы выступ 2О верхнего основани  корпуса нижнего бойка 1 вошел в зацепление с зубомзахватом 9 (фиг. 5) . Далее опускание верхнего бойка 3 прекращают.

Производ т сбрасътание верхнего бойка 3 путем отсоединени  его от подъемного троса 21 известным способо например, путем растормаживани  барабана лебедки грузоподъемного механизма , при этом верхний боек 3 совершает свободное падение совместно с тросом 21. Соверша  свободное падение на участке длины гибких св зей l4 верхний боек 3 при приближении к сферическим ударникам 17 взаимодействует с элипсоидаой поверхностью щек-разъемов 13 и разжимает их в стороны, одновременно с этим сювобождаетс  от зуба-захвата 9 корпус

нижнего бойка 1 (фиг. 7)-, Затем мгновенно следует удар верхнего бойка 3 по начинающему движению корпуса нижнего бойка 1. Удар передаетс  посредством взаимодействи  ударников 17. Нижний.боек 1 получает таким образом

дополнительно импульс силы (количество движени ), что вызывает его движение с начальной скоростью, значительно большей, чем скорость инертной массы шаров 2 внутри, котора  приблизительно в это. врем  равна нулю.

В силу законов инерции масса шаров 2 смещаетс  внутри корпуса нижнего бойка и занимает при дальнейшем собместном движении всей системы определенную форму и положение. Положение и форма тела лет щей дискретной ударной массы в .виде шаров 2 определ етс  сверху и снизу формой перегородки-ограничител  4, а с боков ограничиваетс  формой внутренних стенок корпуса нижнего бойка 1 и представл ет собой лет щее тело в форме усеченного конуса со сферическим верхним большим основанием по форме перегородки-ограничител  4 и нижним меньшим основанием, тоже сферическим с несколько нарушенной геометрией (фиг. 8).

Перемещение шаров 2 внутри корпуса ни жнего бойка 1 задаетс  при подготовке нижнего 1 бойка к работе и может мен тьс  в процессе работы в промежутках между залогами ударов, путем перемещени  перегородки-ограничител  4 по направл ющим 16 внутри корпугл 1 посредством вращени  регулировочного винта 15.

При дальнейшем свободном падении системы на грунт Происходит  вление

удара. В первую очередь производит удар нижнего бойка 1 и с ним совместно передаетс  на грунт энергии удара верхнего бойка 3. За ударом этих тел мгновенно сразу слейует удар с нарастающей энергией массы лет щих шаров 2 Грунтова  среда,  вл  сь объектом сжати , подвергаетс  таким образом удару с нарастающей энергией, отдаваемой каждым лет щим шаром в определеннбё врем .. .

Временна  последовательность ударов шаров 2, задаваёма  й регулЙруёма  перегородкой-ограничителем 4, раст гивает воздействие ударной волны на грунт во времени и обеспечивает более эффективное продвижение устройства в грунтовой среде, при этом процессе проис8

ход т большие необратимые деформации грунта. При нанесении серии ударов в одно и о же врем  образуетс  котлован заданной формы и глубины.

Динамическое сжатие грунтовой среды устройства по своему характеру близко к сжатию статическимиметодами, но по абсолютной величине значительно больше и соответствует давлени м, на которые способна ударна  волна, причем своими параметрами, характеризующими ударньй импульс (величина и скорость изменени  напр женного состо ни  грунта,врем , в течение которого грунт находитс  в напр женном состо нии и др.) отличаетс  от удара аналогичными устройствами . Кроме того, дополнительна  ударна  Масса .после нанесени  удара по грунту через корпус рабочего ор- гйна создает предварительную статическую нагрузку; на грунт (держит грунтовый массив в напр женном состо нии) и этим создает благопри тные услови  дл  последующего эффективного удара массы шаров, и, работа  после первого удара по грунту в противофазе относительно корпуса нижнего бойка, преп тствует ег отскоку, повышает таким образом эффективность заглублени  рабочего органа, a

Наличие подвижной перегородки-огра- ничител  с регулировочным винтом, дополнительной ударной массы и гибких св зей, соедин ющих корпус нижнего бойка и верхний боек в устройстве, позвол ет более эффективно использовать энергию удара путем регулировани  времени воздействи  ударного импульса.

По данным испытаний опытного образца производительность проходки скважины или котлована насто щим устройством повышаетс  на 20-ЗО%.

Claims (2)

1. Устройство дл  образовани  скважин, включающее направл ющий корпус с днищем и крышкой и установленные с возможностью перемещени  по направл ющим, два бойка, соединенные между собой гибкой св зью, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффекти вности использовани  энергии удара, бойки расположены друг над другом с возможностью взаимо.действи , при этом верхний боек вьтолнен в виде цилиндрических дисков, а нижн боек в виде полого корпуса, часть кото рого заполнена подвижной сьгаучей массой и имеет подвижную перегородкуограничитель дл  регулировани  положени  сьтучей массы, причем крышка направл ющего корпуса снабжена шарнирнозакрепленными захватами, взаимодействующими с корпусом нижнего бойка во врем - подъема. . /е T:s r:ep/;o;iioU: - рГ-,Гр ьГрГположенной выгнутой верхней поверхностью в сторону нижнего основани  j ....ч44. VJ .finn бойка, при этом она имеет расположен38 ный по центру регулировочньА винт, головка которого закреплена на верхнем основании корпуса нижнего бойка, и установлена с возможностью осевого перемещени  вдоль корпуса, 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юЩ е е с   тем, что корпус нижнего бойка вьтолнен в виде усеченного конуса , обращенного большим основанием - --- 3343576. кл, 145-35, опублик. 1967.

2. Патент США Ng 37ООО4б, кл. 173-103, опублюс. 1972 (прототип).

L

21

sL

.if

Фиг.

6-6

Фи2 5

12

V.7

i8

N V

VAN

Фа2.8

-e

f7

f

W.5

Фиг. 10